Satellite lithium-ion battery remaining useful life estimation with an iterative updated RVM fused with the KF algorithm

Lithium-ion batteries have become the third-generation space batteries and are widely utilized in a series of spacecraft. Remaining Useful Life (RUL) estimation is essential to a spacecraft as the battery is a critical part and determines the lifetime and reliability. The Relevance Vector Machine (RVM) is a data-driven algorithm used to estimate a battery’s RUL due to its sparse feature and uncertainty management capability. Especially, some of the regressive cases indicate that the RVM can obtain a better short-term prediction performance rather than long-term prediction. As a nonlinear kernel learning algorithm, the coefficient matrix and relevance vectors are fixed once the RVM training is conducted. Moreover, the RVM can be simply influenced by the noise with the training data. Thus, this work proposes an iterative updated approach to improve the long-term prediction performance for a battery’s RUL prediction. Firstly, when a new estimator is output by the RVM, the Kalman filter is applied to optimize this estimator with a physical degradation model. Then, this optimized estimator is added into the training set as an on-line sample, the RVM model is re-trained, and the coefficient matrix and relevance vectors can be dynamically adjusted to make next iterative prediction. Experimental results with a commercial battery test data set and a satellite battery data set both indicate that the proposed method can achieve a better performance for RUL estimation.     

航空铅酸蓄电池故障分析

介绍了航空铅酸蓄电池的几种常见故障,分析了其产生的原因,并提出了相应的排故或预防措施.从机务维护的角度提出了几点航空铅酸蓄电池的维护建议,对保证航空铅酸蓄电池正常工作具有重要意义.     

电动轻型飞机电推进系统选型与参数匹配

电动飞机为实现彻底的绿色航空提供了一条光明的技术途径,作为电动飞机动力和能量的来源,电推进系统的参数匹配对电动飞机环保、节能和高效起到关键作用。首先,本文对电动轻型飞机电推进系统进行了简要概述,并分析了其组成部分的特点。其次,结合目前电动轻型飞机电推进系统的特点,给出了电推进系统选型与参数匹配的设计过程。然后,根据电推进系统各组成部分的特点,提出了一套电推进系统选型与参数匹配的方法,包括螺旋桨的选型与参数匹配、电动机的选型与参数匹配、控制器的选型与参数匹配、电池组的选型与参数匹配,该方法可以为电推进系统的优化设计提供依据。最后,以RX1E电动轻型飞机为例对此方法进行了验证,匹配结果满足设计要求,说明了此方法的可行性。     

发电-储能一体化柔性电源系统结构热特性仿真研究

基于柔性薄膜砷化镓(GaAs)太阳电池、全固态薄膜锂电池(TFB)和柔性管理电路组成的发电-储能结构一体化电源系统,可以用作便携式应急电源,也可与无人飞行器、便捷式电子设备、无线传感网络节点等结合,实现自身能源的闭合供给,满足相关装备对电能源全天候、长时间、模块化等多样化应用的需求。但在实际工作中,系统的电转化效率只有30%左右,大部分太阳光的能量经太阳电池吸收后会转化成热,TFB在充电过程中也会发热。电源系统中,柔性太阳电池和TFB采用键合的方式结合,由于薄膜各层材料的热膨胀系数不同,产生的热量会在电源系统内部导致热应力,造成键合材料的分离,甚至破坏整个电源系统。通过计算机模拟柔性电源系统在月球表面环境下的工作状态,建立电源系统结构模型以及热传递数学模型,仿真得到不同结构电源系统工作时的温度场和应力场分布情况,对发电-储能一体化柔性电源系统结构优化和工作状态的掌握具有指导意义。     

基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元分析与应用

文章以高压、大功率的载人航天器电源控制系统放电调节单元为应用背景,分析了非隔离型Weinberg变换器的拓扑特点、工作模态及小信号模型,对采用稳压环和限流环并联控制的环路进行建模、稳定性分析及验证测试。结果表明,基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元具有良好的电能转换特性,能满足载人航天器电源新型应用的要求。     

GEO卫星氢镍蓄电池在轨温度波动机理分析

在某地球静止轨道通信卫星平台布局的基础上,通过合理地简化和假设建立了南蓄电池舱作为热分析计算模型,对影响蓄电池在轨温度波动的机理进行分析。分析结果表明：在冬至,西板、对地+Y板和背地+Y板受照外热流的日变化会引起其内表面温度大幅度波动,通过舱内热辐射又会引起服务舱南板等结构板内表面温度波动,而服务舱南板通过导热将引起安装其上的蓄电池温度波动,这是导致蓄电池温度波动的根本原因。     

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)正极材料的磷酸表面改性

针对新一代空间型号产品对储能电源提出的更高需求,提出采用表面改性的方法提升LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA）正极材料在锂离子电池中的循环稳定性。通过采用磷酸（H3PO4）对NCA正极材料进行表面处理,H3PO4会与NCA颗粒表面的含锂碱性物质发生反应,从而在NCA颗粒表面生成稳定且导电性良好的Li3PO4界面层。循环以及阻抗测试结果表明,经H3PO4表面处理的NCA材料组装电池循环50次后电池容量为170.5mA·h/g,容量保持率达到94%以上,界面阻抗得到抑制。H3PO4表面处理有效抑制了NCA颗粒表面碱性残留对电化学性能的不良影响,提升了界面稳定性,获得了更好的循环性能。     

一种基于遥测温度的航天器在轨故障分析方法

分析设备在轨温度异常变化的3个原因：遥测数据错误、设备周边热边界异常变化和设备内部热状态异常变化,提出用故障树来确定温度异常变化原因的分析方法,并进行实例分析。以某卫星寿命末期蓄电池故障时的遥测温度数据为基础,通过热分析模型进行了多工况的模拟,排除了遥测温度异常、卫星姿态异常、主动控温异常等因素,得出故障是由于电池内部热耗异常增加的结论。     

天宫号目标飞行器氢镍蓄电池压力-容量充电控制研究简

作为在轨管理的关键部分,良好的充电控制是保证蓄电池长寿命的重要因素.对于氢镍蓄电池,压力-容量充电控制是最理想的充电控制方式,但存在压力检测难度大、控制策略复杂等困难.天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池通过大量的压力测量地面可靠性试验,解决了压力传感器的测量稳定性及一致性问题;同时提出柔性充电控制策略,给出了压力-容量标准曲线、不同荷电态下的充电电流及压力控制点修正系数.在轨数据表明,天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池压力-容量充电控制稳定,满足设计要求.     

航空电瓶内阻测量与剩余容量探讨

论述了电瓶内阻的基本测量方法。利用３５５０电瓶内阻测试仪对典型的航空电瓶进行实际测量，结果表明，对于酸性电瓶判断比较正确，而对碱性电瓶判断不正确。